简介：通过对于是用于超声波测速变压器的基本分析，为后面构成150kHz 放大节能信标组的感应信号打下基础。

关键词：中周，电压器，超声波

▌01 中周变压器

购买到这个周中变压器主要是为了构成对于 第十六届全国大学智能汽车竞赛竞速比赛规则 中的信标节能组的 无线充电150kHz频率信号 进行选聘放大。

1.中周变压器

中周，也称为中等频率周波（中波）变压器，原来专门调幅收音机（AM）的超外差接收机的中频放大器进行选频。这款中周变压器是应用于超声波测距升压的1:10，匝数：42:420.

这款 超声波测距测速升压可调中周倒车雷达变频器传感器1:10 ，它是由欣源磁电科技厂家生产销售超声波传感器倒车雷达测距测速升压专用中周，本产品是通用型1:10（42:420）和1:7（60:420）.

^{▲ 刚刚到货的超声波测距升压中周}

2.变压器结构与参数

下面的图是从TB 对应的网站 给出的该款中周的基本参数。

^{▲ 中周变压器内部的结构}

^{▲ 中周变压器的基本参数}

▌02 中周参数测量

1.电感测量

（1）将磁帽旋转最低

原边： L1=112uH, Rs1=1.117Ω
副边： L2=10.79mH，Rs=22.98Ω

由上面的测量结果，可以大体计算出原副边的匝数之比：N1:N2=10.790.112=9.82N_1 :N_2 = \sqrt {{{10.79} \over {0.112}}} = 9.82N1:N2=0.11210.79=9.82

（2）将磁帽旋转到最高

原边： L1=53.97uH, Rs1=1.117Ω
副边： L2=5.18mH，Rs=22.98Ω
N1:N2=5.180.05397=9.80N_1 :N_2 = \sqrt {{{5.18} \over {0.05397}}} = 9.80N1:N2=0.053975.18=9.80

2.Q值计算

计算参数：

测量频率：f0=150kHz

使用副边电感构成选频谐振回路。利用磁帽在最低，L2=10mH来计算。

（1）谐振电容

Cp=1(2πf0)2L0=1(2π×150k)2×10mH=0.1258nFC_p = {1 \over {\left( {2\pi f_0 } \right)^2 L_0 }} = {1 \over {\left( {2\pi \times 150k} \right)^2 \times 10mH}} = 0.1258nFCp=(2πf0)2L01=(2π×150k)2×10mH1=0.1258nF

（2）Q值计算

XL=2πf⋅L0=2π×150kHz×10mH=9.425kΩX_L = 2\pi f \cdot L_0 = 2\pi \times 150kHz \times 10mH = 9.425k\OmegaXL=2πf⋅L0=2π×150kHz×10mH=9.425kΩ

Q=XLRs=942522.98=410.1Q = {{X_L } \over {R_s }} = {{9425} \over {22.98}} = 410.1Q=RsXL=22.989425=410.1

对比【1-2】给出的原厂测量结果，上面计算出的Q所使用的电阻Rs只是静态电阻，没有考虑到在高频下由于集肤效应所引起的电阻增加的效应。所以计算出的Q值偏高了。

使用在 DG8SAQ 矢量网络分析 中的方法，可以看到原边的Q值在100k-200kHz之间的平均Q值在121之间。对应的Rs的平均电阻在55.44欧姆。

（3）串联与并联电阻

根据 电抗电路的串并联的转换 中关于电感的串联、并联电阻转换公式，利用Q=80来计算，那么对应的并联电阻为：

Rp=(1+Q2)⋅Rs=(1+802)×22.98=147.1kR_p = \left( {1 + Q^2 } \right) \cdot R_s = \left( {1 + 80^2 } \right) \times 22.98 = 147.1kRp=(1+Q2)⋅Rs=(1+802)×22.98=147.1k

▌03 构成150kHz选频放大器

1.放大增益

利用上述中周配置成150kHz选频放大器。根据三极管的y参数，可以计算得到在阻抗匹配下电路的功率增益。

三极管y参数：

yiy_iyi：输入导纳
yiy_iyi：反向转移导纳
yfy_fyf：正向转移导纳
yoy_oyo：输出导纳

将y参数分为实部和虚部，影响功率数值是由实部决定的。
yx=gx+jbxy_x = g_x + jb_xyx=gx+jbx

根据y参数可以获得三极管对应的最大有源功率增益（MAG）：

MAG=10log⁡∣yfs∣24gis⋅gos(dB)MAG = 10\log {{\left| {y_{fs} } \right|^2 } \over {4g_{is} \cdot g_{os} }}\,\,\left( {dB} \right)MAG=10log4gis⋅gos∣yfs∣2(dB)

2.三极管放大

根据【2-2-2】对于中周L2的并联电阻计算，因此，为了能够适应后级三极管输入阻抗的要求，通过1:10的降压，可以把后级三极管（通常为2k左右）提升到200kΩ，可以与前一级进行匹配。这与常见到的 中周变压器 对应的原副边的比值是基本一致的。都在1:10左右。

具体选频放大电路设计参见： 基于超声波升压中周构建的150kHz的单管选频放大电路 博文中给出的设计测试结果。

※ 测试结果 ※

通过对于是用于超声波测速变压器的基本分析，为后面构成150kHz 放大节能信标组的感应信号打下基础。

■ 相关文献链接:

第十六届全国大学智能汽车竞赛竞速比赛规则
信标节能电路模块第二版本调试-无线充电-2021-3-21
超声波测距测速升压可调中周倒车雷达变频器传感器1:10
电抗电路的串并联的转换
中周变压器(工作在中频)有匝数比看1:1,2:1,3:1等等的吗?-CSDN论坛

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